GASWISSELING EN
UITSCHEIDING
Thema 3 VWO 6
Thom Willeman
,Basisstof 1
Gaswisseling
De bouw van het ademhalingsstelsel
Gaswisseling is het proces waarbij het lichaam gassen
opneemt en afgeeft. Tijdens het ademen stroomt lucht
via de neus of mond naar binnen. De neusholte is
bedekt met neusslijmvlies. Dit vlies bestaat uit
trilhaarepitheel, waarin slijmproducerende cellen en
trilhaarcellen voorkomen.
Functie trilhaarepitheel: Het slijm in de neus houdt
stof en ziekteverwekkers tegen, de trilharen bewegen
zo dat dit slijm wordt afgevoerd naar de keelholte en Figuur 1 Trilhaarepitheel
terecht komt bij het speeksel en wordt doorgeslikt.
In de wand van de luchtpijp en de
bronchiën zitten hoefijzervormige
kraakbeenringen. De bronchiën vertakken
zich in bronchiolen, dit zijn steeds
kleinere zijtakken. De bronchiolen hebben
geen kraakbeen, maar spierweefsel, zo
kunnen ze samentrekken of verwijden om
de hoeveelheid in- en uitgeademde lucht
te bepalen. Het verwijden van de
bronchiolen gebeurt onder invloed van het Figuur 2 Schematische tekening longblaasje
orthosympatische deel van het autonome
zenuwstelsel en het hormoon adrenaline. Aan de uiteinden van de bronchiolen zitten
longblaasjes (alveoli), deze hebben een wand van maar 1 cellaag dik en ze zijn aan de
binnenkant bedekt met een klein laagje vocht (alveolair vocht).
Diffusie zuurstof en koolstofdioxide
In de longen vindt diffusie plaats van gas naar vloeistof → vanuit de alveolaire lucht
naar het alveolaire vocht. Daarna gaat het vanuit het alveolaire vocht naar het bloed in
de longhaarvaten. De diffusie vindt vooral plaats door het verschil in partiële druk (pO2
of pCO2) tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma. Dit verschil blijft in stand door
het verversen van de lucht in de longblaasjes en het stromen van het bloed in de
haarvaten.
Wet van Fick
𝜟𝒄
𝒏 =𝑫×𝑨×
𝜟𝒙
n = diffusiesnelheid (mol/s)
D = diffusiecoëfficiënt (m2/s)
A = diffusieoppervlak (m2)
Δc = concentratieverschil (c1-c2 in mol/m3) of Δp = drukverschil (p1-p2)
Δx = diffusieafstand (m)
1
, Transport van zuurstof
Hemoglobine bestaat uit een groot
eiwitmolecuul globine en vier heemgroepen
die elk een ijzeratoom bevatten. Elk
ijzeratoom is in staat om een
zuurstofmolecuul te binden, hierdoor ontstaat
oxyhemoglobine (HbO2). Deze reactie is een
evenwichtsreactie:
Figuur 3 Schematische tekening hemoglobine
Hb + O2 ↔ HbO2
Als alle hemoglobine is omgezet in
oxyhemoglobine, noem je de hemoglobine verzadigd. Als zuurstof vanuit de
longblaasjes naar het bloed wordt gediffundeerd, wordt het grootste deel direct
gebonden aan hemoglobine. In de omgeving met een lage zuurstofconcentratie vindt
omzetting van oxyhemoglobine naar hemoglobine en zuurstof plaats, de vrijgekomen
zuurstofmoleculen diffunderen dan via het weefselvloeistof naar de cellen.
Bohr-effect: Als het evenwicht naar links schuift door een lage pH als gevolg van veel
koolstofdioxide, er komen dan meer zuurstofmoleculen vrij.
Transport van koolstofdioxide
Een klein deel van het koolstofdioxide wordt in
het bloedplasma vervoerd. Het grootste deel,
ongeveer 70%, wordt vervoerd als
waterstofcarbonaationen (HCO3-). De rest
wordt aan hemoglobine gebonden en vervoerd
in de rode bloedcellen.
1. CO2 bindt met H2O tot H2CO3, dit
molecuul is zeer instabiel en zal
uiteenvallen tot H+ en HCO3-.
2. Het enzym koolzuuranhydrase, dat in de
rode bloedcellen zit, versnelt deze
reactie. Figuur 4 Transport koolstofdioxide
3. De HCO3 -ionen die bij deze reactie
-
ontstaan, diffunderen naar het bloedplasma.
4. Het uittreden van de HCO3- -ionen dreigt een elektrisch ladingsverschil van het
celmembraan van rode bloedcellen te verstoren.
5. Cl--ionen verplaatsen zich vanuit het bloedplasma naar de rode bloedcellen om
dit ladingsverschil te voorkomen.
6. De H+-ionen die bij de reactie ontstaan, worden gebonden aan hemoglobine,
hierbij komt O2 vrij.
7. In de longhaarvaten diffundeert het opgeloste CO2 vanuit het bloedplasma naar
het alveolaire vocht. Het aan hemoglobine gebonden CO2 en de gebonden H+-
ionen komen vrij en diffunderen naar het alveolaire vocht.
8. HCO3- -ionen diffunderen vanuit het bloedplasma naar de rode bloedcellen.
9. Samen met de H+-ionen vormen ze H2CO3, dat o.i.v. koolzuuranhydrase meteen
wordt gesplitst in CO2 en H2O.
10. Het vrijgekomen CO2 verlaat de rode bloedcellen en diffundeert naar het
alveolaire vocht.
2
UITSCHEIDING
Thema 3 VWO 6
Thom Willeman
,Basisstof 1
Gaswisseling
De bouw van het ademhalingsstelsel
Gaswisseling is het proces waarbij het lichaam gassen
opneemt en afgeeft. Tijdens het ademen stroomt lucht
via de neus of mond naar binnen. De neusholte is
bedekt met neusslijmvlies. Dit vlies bestaat uit
trilhaarepitheel, waarin slijmproducerende cellen en
trilhaarcellen voorkomen.
Functie trilhaarepitheel: Het slijm in de neus houdt
stof en ziekteverwekkers tegen, de trilharen bewegen
zo dat dit slijm wordt afgevoerd naar de keelholte en Figuur 1 Trilhaarepitheel
terecht komt bij het speeksel en wordt doorgeslikt.
In de wand van de luchtpijp en de
bronchiën zitten hoefijzervormige
kraakbeenringen. De bronchiën vertakken
zich in bronchiolen, dit zijn steeds
kleinere zijtakken. De bronchiolen hebben
geen kraakbeen, maar spierweefsel, zo
kunnen ze samentrekken of verwijden om
de hoeveelheid in- en uitgeademde lucht
te bepalen. Het verwijden van de
bronchiolen gebeurt onder invloed van het Figuur 2 Schematische tekening longblaasje
orthosympatische deel van het autonome
zenuwstelsel en het hormoon adrenaline. Aan de uiteinden van de bronchiolen zitten
longblaasjes (alveoli), deze hebben een wand van maar 1 cellaag dik en ze zijn aan de
binnenkant bedekt met een klein laagje vocht (alveolair vocht).
Diffusie zuurstof en koolstofdioxide
In de longen vindt diffusie plaats van gas naar vloeistof → vanuit de alveolaire lucht
naar het alveolaire vocht. Daarna gaat het vanuit het alveolaire vocht naar het bloed in
de longhaarvaten. De diffusie vindt vooral plaats door het verschil in partiële druk (pO2
of pCO2) tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma. Dit verschil blijft in stand door
het verversen van de lucht in de longblaasjes en het stromen van het bloed in de
haarvaten.
Wet van Fick
𝜟𝒄
𝒏 =𝑫×𝑨×
𝜟𝒙
n = diffusiesnelheid (mol/s)
D = diffusiecoëfficiënt (m2/s)
A = diffusieoppervlak (m2)
Δc = concentratieverschil (c1-c2 in mol/m3) of Δp = drukverschil (p1-p2)
Δx = diffusieafstand (m)
1
, Transport van zuurstof
Hemoglobine bestaat uit een groot
eiwitmolecuul globine en vier heemgroepen
die elk een ijzeratoom bevatten. Elk
ijzeratoom is in staat om een
zuurstofmolecuul te binden, hierdoor ontstaat
oxyhemoglobine (HbO2). Deze reactie is een
evenwichtsreactie:
Figuur 3 Schematische tekening hemoglobine
Hb + O2 ↔ HbO2
Als alle hemoglobine is omgezet in
oxyhemoglobine, noem je de hemoglobine verzadigd. Als zuurstof vanuit de
longblaasjes naar het bloed wordt gediffundeerd, wordt het grootste deel direct
gebonden aan hemoglobine. In de omgeving met een lage zuurstofconcentratie vindt
omzetting van oxyhemoglobine naar hemoglobine en zuurstof plaats, de vrijgekomen
zuurstofmoleculen diffunderen dan via het weefselvloeistof naar de cellen.
Bohr-effect: Als het evenwicht naar links schuift door een lage pH als gevolg van veel
koolstofdioxide, er komen dan meer zuurstofmoleculen vrij.
Transport van koolstofdioxide
Een klein deel van het koolstofdioxide wordt in
het bloedplasma vervoerd. Het grootste deel,
ongeveer 70%, wordt vervoerd als
waterstofcarbonaationen (HCO3-). De rest
wordt aan hemoglobine gebonden en vervoerd
in de rode bloedcellen.
1. CO2 bindt met H2O tot H2CO3, dit
molecuul is zeer instabiel en zal
uiteenvallen tot H+ en HCO3-.
2. Het enzym koolzuuranhydrase, dat in de
rode bloedcellen zit, versnelt deze
reactie. Figuur 4 Transport koolstofdioxide
3. De HCO3 -ionen die bij deze reactie
-
ontstaan, diffunderen naar het bloedplasma.
4. Het uittreden van de HCO3- -ionen dreigt een elektrisch ladingsverschil van het
celmembraan van rode bloedcellen te verstoren.
5. Cl--ionen verplaatsen zich vanuit het bloedplasma naar de rode bloedcellen om
dit ladingsverschil te voorkomen.
6. De H+-ionen die bij de reactie ontstaan, worden gebonden aan hemoglobine,
hierbij komt O2 vrij.
7. In de longhaarvaten diffundeert het opgeloste CO2 vanuit het bloedplasma naar
het alveolaire vocht. Het aan hemoglobine gebonden CO2 en de gebonden H+-
ionen komen vrij en diffunderen naar het alveolaire vocht.
8. HCO3- -ionen diffunderen vanuit het bloedplasma naar de rode bloedcellen.
9. Samen met de H+-ionen vormen ze H2CO3, dat o.i.v. koolzuuranhydrase meteen
wordt gesplitst in CO2 en H2O.
10. Het vrijgekomen CO2 verlaat de rode bloedcellen en diffundeert naar het
alveolaire vocht.
2
